基于機(jī)器人點(diǎn)焊工作站現(xiàn)狀的分析改進(jìn)方案

彭聰 姜羿

摘? 要：點(diǎn)焊廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、土木建筑、家電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、鐵路機(jī)車(chē)等相關(guān)領(lǐng)域。點(diǎn)焊比其他焊接方法，比較擅長(zhǎng)于薄板焊接領(lǐng)域，更適合運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)。

現(xiàn)行的點(diǎn)焊機(jī)器人是半自動(dòng)的，需要通過(guò)人機(jī)合作共同來(lái)完成工作，這樣既影響效率，又浪費(fèi)勞動(dòng)力。直接導(dǎo)致產(chǎn)品的造價(jià)變高，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。

本項(xiàng)目針對(duì)某公司機(jī)器人點(diǎn)焊工作站生產(chǎn)管理問(wèn)題，運(yùn)用了MOD分析法，頭腦風(fēng)暴，質(zhì)量改進(jìn)法，精益生產(chǎn)分析。從車(chē)間機(jī)器布局、生產(chǎn)計(jì)劃、生產(chǎn)過(guò)程中的細(xì)節(jié)、管理中的細(xì)節(jié)等方面進(jìn)行分析，輔助以表格流程圖等將調(diào)查數(shù)據(jù)等具體形象的表現(xiàn)出來(lái)，并通過(guò)觀察研究提出了相關(guān)的優(yōu)化方案。

關(guān)鍵詞：MOD分析頭腦風(fēng)暴質(zhì)量改進(jìn)法精益生產(chǎn)分析

1.案例背景

1.1工業(yè)機(jī)器人點(diǎn)焊工作站的定義

點(diǎn)焊是電阻焊的一種。電阻焊接是通過(guò)焊接設(shè)備的電極施加壓力并在接通電源時(shí)，在工件接觸點(diǎn)及鄰近區(qū)域產(chǎn)生電阻熱加熱工件，在外力作用下完成工件的聯(lián)結(jié)。

點(diǎn)焊廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、土木建筑、家電產(chǎn)品、電子產(chǎn)品、鐵路機(jī)車(chē)等相關(guān)領(lǐng)域。點(diǎn)焊比其他焊接方法，比較擅長(zhǎng)于薄板焊接領(lǐng)域，更適合運(yùn)用于工業(yè)機(jī)器人的自動(dòng)化生產(chǎn)。

1.2總體構(gòu)成

一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)器人點(diǎn)焊工作站由機(jī)械、電氣及焊接三大部分構(gòu)成

通常，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)工作站由圍欄（或焊接房）、變位機(jī)、公共基座（含機(jī)器人底座、變位機(jī)底座）、操作臺(tái)、機(jī)器人本體、固定工作臺(tái)、夾具、電纜橋架（走各種電纜、信號(hào)線），以及機(jī)器人控制器和焊機(jī)等組成。

其工作流程是按照控制系統(tǒng)下達(dá)的指令，根據(jù)預(yù)先示教的程序，依據(jù)絕對(duì)碼盤(pán)確定的位置信息，沿著示教的運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行弧焊、點(diǎn)焊等自動(dòng)作業(yè)。有的項(xiàng)目根據(jù)需要還配備檢具、專機(jī)等其他設(shè)備。

1.3點(diǎn)焊的工藝過(guò)程

1.3.1預(yù)壓保證工件接觸良好

1.3.2通電 使焊接處形成熔核及塑性環(huán)

1.3.3斷電鍛壓使熔核在壓力持續(xù)作用下冷卻結(jié)晶，形成組織致密、無(wú)縮孔裂紋的焊點(diǎn)。

2.問(wèn)題描述

2.1基于大數(shù)據(jù)支持下的訂單分析整合

大部分的點(diǎn)焊工作站都是“按需定量”，拿到多少訂單就做多少個(gè)工件，這種傳統(tǒng)的供需關(guān)系存在很多的不足。

首先，訂單并不是按照固定的時(shí)間來(lái)的，可能幾天一個(gè)訂單都沒(méi)有，工作站便處于停滯狀態(tài)，造成經(jīng)濟(jì)損失，或者同一段時(shí)間來(lái)了大量訂單，導(dǎo)致“供不應(yīng)求”，這時(shí)只能分包一部分出去，另一部分則需員工加班完成，這樣既會(huì)導(dǎo)致顧客流失，又會(huì)令員工身心俱疲，影響后面的工作狀態(tài)。

其次，這種“按需定量”的生產(chǎn)方式會(huì)產(chǎn)生很多多余的中間步驟。據(jù)了解，為保證工件接觸良好，有一個(gè)流程叫預(yù)壓，這時(shí)就需要夾具。而生產(chǎn)不同工件的時(shí)候需要不同夾具，需要員工進(jìn)行拆卸安裝，如果頻繁的更換夾具，就會(huì)耗時(shí)耗力，導(dǎo)致生產(chǎn)成本提高，工作站利潤(rùn)降低。

最后，這種生產(chǎn)方式一般都沒(méi)時(shí)間去保養(yǎng)機(jī)器，因?yàn)闀r(shí)間比較緊，只有當(dāng)機(jī)器不能正常工作，才會(huì)找專人維修。這樣會(huì)破壞既定計(jì)劃，造成工作秩序混亂，若未及時(shí)發(fā)現(xiàn)點(diǎn)焊機(jī)器人出現(xiàn)故障，則會(huì)導(dǎo)致工件原料的浪費(fèi)。

2.2基于技術(shù)層面的點(diǎn)焊機(jī)器人工作流程的分析

現(xiàn)行的點(diǎn)焊機(jī)器人是半自動(dòng)的，需要通過(guò)人機(jī)合作共同來(lái)完成工作，這樣既影響效率，又浪費(fèi)勞動(dòng)力。直接導(dǎo)致產(chǎn)品的造價(jià)變高，從而影響經(jīng)濟(jì)效益。

加入人工的勞動(dòng)，就有很多不可控因素。比如，員工因?yàn)槟呈抡?qǐng)假，直接導(dǎo)致該機(jī)器當(dāng)天不能正常生產(chǎn)，這就就會(huì)導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失，而且工期緊張的時(shí)候損失會(huì)更加嚴(yán)重。

3.IE分析

3.1 MOD法具體分析

模特法根據(jù)人的動(dòng)作級(jí)次（見(jiàn)動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則第二條），選擇以一個(gè)正常人的級(jí)次最低、速度最快、能量消耗最少的一次手指動(dòng)作的時(shí)間消耗值，作為它的時(shí)間單位，即1 MOD=0.129 s模特法的21種動(dòng)作都以手指動(dòng)一次（移動(dòng)約2.5cm）的時(shí)間消耗值為基準(zhǔn)進(jìn)行試驗(yàn)、比較，來(lái)確定各動(dòng)作的時(shí)間值。

通過(guò)MOD法的測(cè)算，我們計(jì)算出了工人在更換夾具上的沖壓件所需的時(shí)間，并且進(jìn)行了精確的動(dòng)作分析，MOD法計(jì)算出的時(shí)間與實(shí)際時(shí)間基本吻合，其中，MOD法計(jì)算出的流程時(shí)間為64s，實(shí)際流程時(shí)間為58s，我們將通過(guò)ECRS原則和動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則對(duì)該流程進(jìn)行優(yōu)化。

由于在作業(yè)過(guò)程中，某一只手空閑著不僅會(huì)造成浪費(fèi)，而且還會(huì)加重另一只手的負(fù)擔(dān)造成動(dòng)作的不平衡，而且盡可能的要讓雙手同時(shí)作業(yè)，從動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則來(lái)看，除了休息意外，作業(yè)過(guò)程中不允許雙手空閑。雙手同時(shí)取物的動(dòng)作組合是容易實(shí)現(xiàn)的，所以進(jìn)行雙手同時(shí)作業(yè)，可以改善作業(yè)動(dòng)作，提高近一倍的工作效率。

4.實(shí)施效果

我們利用這學(xué)期在基礎(chǔ)工業(yè)工程課上所學(xué)的知識(shí)，完成了基于機(jī)器人電焊工作站的分析優(yōu)化設(shè)計(jì)工作。主要利用了MOD法，對(duì)機(jī)器人電焊工作流程進(jìn)行詳細(xì)的標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)量，將操作工人的動(dòng)作細(xì)化，計(jì)算出了整個(gè)工序流程的時(shí)間，然后利用動(dòng)作經(jīng)濟(jì)原則，ECRS原則以及設(shè)施規(guī)劃相關(guān)原理，根據(jù)MOD法所做出的動(dòng)作分析，進(jìn)行相關(guān)的優(yōu)化工作，計(jì)算出包含額外時(shí)間的總時(shí)間共64秒，與實(shí)際測(cè)量值無(wú)太大差異。通過(guò)我們對(duì)操作工人各種動(dòng)作的優(yōu)化，相關(guān)設(shè)施的重新規(guī)劃，將整個(gè)業(yè)務(wù)流程從原來(lái)的324MOD減少至297MOD，提高了工作的效率，是業(yè)務(wù)員能以最少的投入產(chǎn)生最有效率的效果，達(dá)到追求的作業(yè)目標(biāo)。

這次工作我們認(rèn)為最繁瑣的部分就是利用MOD法對(duì)業(yè)務(wù)員的工作流程的動(dòng)作分析，我們通過(guò)觀看錄像進(jìn)行一步步回放，努力分解了業(yè)務(wù)員的每一個(gè)細(xì)小動(dòng)作，由于錄像中遇到的困難，我們無(wú)法得到十分詳細(xì)的工作流程畫(huà)面，所以對(duì)于無(wú)法識(shí)別的動(dòng)作，我們直接利用錄像回放進(jìn)行了時(shí)間測(cè)算。短短不到兩分鐘的動(dòng)作時(shí)間，被我們分解成了84個(gè)動(dòng)作單元，總共324個(gè)MOD值，工作量很大。所以我們采取更為簡(jiǎn)便的方法MOD法進(jìn)行優(yōu)化。

優(yōu)化過(guò)程是一個(gè)發(fā)揮想象力及考驗(yàn)細(xì)節(jié)觀察能力的工作，我們小組四人，利用頭腦風(fēng)暴法激發(fā)每名組員的想象力和積極性，對(duì)于業(yè)務(wù)員各種不必要的動(dòng)作進(jìn)行刪減，對(duì)可以進(jìn)行優(yōu)化的過(guò)程進(jìn)行改進(jìn)。根據(jù)小組成員的頭腦風(fēng)暴分析方法，分析出以下問(wèn)題，對(duì)相關(guān)人員專業(yè)性培訓(xùn)不足，后勤管理安全存在盲區(qū)，沒(méi)有建立5S管理體系等，針對(duì)于這些問(wèn)題，我們提出了相應(yīng)的解決方案及解決方法。